地震动摇摆分量的确定方法及对结构响应研究

摘要

长久以来，地震的理论研究和震害经验都表明地震时的地面运动是复杂的多维运动，包括平动分量（由两个水平分量和一个竖向分量组成）和转动分量（由两个绕水平轴转动的摇摆分量和一个绕竖向轴转动的扭转分量组成）。但是在地震实际的观测与研究中，由于缺少地面振动转动分量的记录，其主要对象只是地震动三个正交的平动分量。由于结构在平动分量和转动分量作用下的反应是不相同的，所以虽然现在对平动分量的研究已经有了比较完善的理论，并建立了一套有效的抗震设计方法，但对于一些复杂的结构工程，仅仅考虑地震动水平分量的作用是不够的，必须同时考虑转动分量对结构的影响。
　　 本文研究了地震动转动分量的研究历程，以摇摆分量（绕水平轴转动的分量）为研究对象，研究了摇摆分量的确定方法，并从中选取一种方法进行改进，然后运用此方法获取了摇摆分量，最后选取两种结构模型，研究了地震动摇摆分量这两种结构体系动力响应的影响。本文的主要研究工作及成果如下:
　　 1、通过对各位学者所提出的获取地面摇摆分量的方法进行比较，分析了每一种方法的原理以及优缺点，其中，对基于地震仪响应差异性方法中两个关键的问题（水平地震波数据的选取和摇摆分量单位的确定）进行了探讨;
　　 2、对基于地震仪响应差异性方法进行了特征频率的选取和摇摆分量平滑处理两个方面改进，提出了一个获取地震动摇摆分量的改进方法。依据美国地质调查局所记录的1994年Northridge地震Pacoima大坝的地震记录，运用改进的方法获取该站点的地震动摇摆分量;
　　 3、运用结构分析设计软件SAP2000，使用所获取的地震动摇摆分量对两混凝土框架结构和多层钢框架结构，分别进行地震动水平分量与地震动水平，摇摆分量耦合作用下的动力时程分析，分析在这两种不同的荷载作用下结构顶点位移和结构内力的不同，从而确定地震动摇摆分量对这两种结构体系的影响，同时比较地震动摇摆分量对这两种框架结构动力响应影响程度的不同。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 概述

1．1．1 转动地震动

1．1．2 摇摆震害

1．2 地震动摇摆分量的研究现状

1．2．1 摇摆分量的确定方法

1．2．2 地震动摇摆分量对结构地震反应的影响

1．3 本文的主要研究工作

第2章 摇摆分量的确定方法比较研究

2．1 引言

2．2 地震波类型

2．3 获取摇摆分量方法的对比

2．3．1 两点差法

2．3．2 弹性波动理论法

2．3．3 基于地震仪响应差异性方法

2．4 本章小结

第3章 获取摇摆分量方法分析和改进

3．1 引言

3．2 Graizer所提出的方法的分析

3．2．1 水平地震波数据的选取

3．2．2 摇摆分量单位的确定

3．3 改进的方法获取摇摆分量

3．3．1 对方法的改进

3．3．2 获取地震动摇摆分量

3．4 本章小结

第4章 地震动摇摆分量作用下结构地震响应分析

4．1 引言

4．2 结构模型的建立

(a)混凝土框架结构

(b)多层钢框架结构

4．3 结构模态分析

4．3．1 模态分析基本原理

4．3．2 结构模型模态分析

4．4 结构时程分析

4．4．1 时程分析基本原理及参数确定

4．4．2 顶点位移反应分析

4．4．3 结构内力分析

4．5 本章小结

第5章 结论与展望

5．1 本文的主要结论

5．2 存在的问题和对今后工作的展望

参考文献

致谢